CAIEC
获奖项目展示
1 0TH CAIEC · 三等奖
九河先进科学技术:航空航天先进材料开发及复杂构件产业化项目
专注于航空航天领域的金属3D打印高性能结构件研发与制造,目标客户为火箭发动机设计和制造企业、飞机机身及航空发动机设计和制造企业、卫星制造企业等。
1. 公司简介
九河先进科学技术(北京)有限公司成立于2024年3月,是西北工业大学北京研究院科技成果转化企业。公司面向航空航天产业对高性能、高复杂度结构件新需求的市场契机,以“为新兴工艺开发先进材料,为高端制造提供优质构件”为使命,立志成为“以材料科学技术为特色,成为性能领先、质量稳定、用户满意的结构件智能制造企业”。公司现有员工40余人,其中博士4人,本科及以上学历员工约60%,有六项发明专利在实质审查中,有ISO9001、GJB9001C质量认证体系。
2. 项目简介
公司主要为以高性能高温合金、铝合金、钛合金等为原材料的复杂结构 3D 打印产品,如火箭发动机涡轮泵组、喷注器等,航空发动机机匣、机架等,卫星用贮箱、压力流量调节器等。公司擅长基于工艺特点和服役环境条件的材料组织和性能调控技术,在产品关键性能指标上具有优势,目前已为多家头部商业航天企业提供批产产品,承担多家院所的新材料研发和新产品研制任务。
3. 项目亮点
(1)目标客户
九河先进科学技术(北京)有限公司主要产品为面向航空航天的高性能复杂结构件,目标客户为火箭发动机设计和制造企业、飞机机身及航空发动机设计和制造企业、卫星制造企业等。公司可为客户提供从材料开发、工艺开发、性能调控的技术研发服务及产品批量制造和交付服务,协助用户实现高复杂度产品的高性能制造。
(2)解决问题
公司面向航空航天结构件形状日益复杂,制造工艺转向增材制造技术的市场变化机会,依托基于增材技术的合金成分设计与优化、显微组织调控及力学性能优化的一系列关键技术,解决传统铸锻材料在新兴增材技术应用时的“材料-工艺”不完全匹配的问题,使基于传统铸造、锻造工艺设计的合金在增材技术条件下有更好的成形性能和力学性能,适应增材技术工艺条件,使其具有增材工艺可用性;同时,基于增材技术特点,面向航空航天对更高力学性能、更高承温性能的苛刻服役要求,正向研发新型专用合金,使其兼具更高力学性能和更好工艺性能,解决增材技术可选用材料较少、性能指标有限的问题,促进增材技术在产品制造领域的落地应用。
(3)竞争优势
公司具备包括高温合金、钛合金、铝合金、特殊钢、铜合金等各合金系的成分优化技术和增材工艺技术,通过成分优化、材料制备和结构成形工艺优化、热处理组织调整等全流程工艺优化手段,精准调控增材产品的微观组织结构,使金属增材制造产品不仅有符合设计要求的、高复杂度的外部和内部形状结构,同时有满足使用环境条件的优势性能指标和可靠性。公司产品在力学性能指标、复杂结构的成形能力和成形精度、整体成形和产品可靠性上均有优势,并具有与用户联合研发结构件的技术条件。
① 高性能:掌握材料成分优化、组织和性能调控技术,根据产品设计和使用需求的特点,在强度、塑性、韧性、刚度、冲击等关键技术指标上,可提高30%~300%;
② 复杂结构:基于增材技术,可制造具有拓扑优化轻量化特点的结构件、具有复杂外形曲面的结构件、具有复杂内部气/液流道的结构件等多种高复杂度结构件,可对大尺寸薄壁件和精密结构件实现结构的高精度成型控制,并严格控制内表面粗糙度和残余物;
③ 高可靠性:依托材料技术和成形工艺技术的联合优化,提高产品成形能力极限,实现更多零件的组合式一体成型,减少焊缝数量,提高结构件整体可靠性;
④ 联合研发能力:具备材料成分优化和工艺开发的技术能力,具有丰富的组织调控技术经验,可与客户联合开发更高性能、更复杂结构的产品,并实现产品的批量化制造交付。
(4)典型案例
① 增材用低成本高性能铝合金。公司成功开发了解决传统变形铝合金增材易开裂的成分设计优化共性技术,使数十种变形铝合金具有增材制造可用性,使低成本增材铝合金的性能指标提高了约两倍。
② 增材用高性能高温合金。公司开发了数款面向更高承温需求的高温合金材料,使极端高温环境下增材高温合金性能指标提高了约三倍。
③ 复杂结构整体化成形典型产品。某火箭发动机结构件产品,具有复杂的外部和内部结构。通过对材料、工艺和热处理的联动优化,在原有增材技术方案上,进一步实现整体成型,完全消除焊接隐患,提高了流场稳定性和产品可靠性,同时使部分关键性能指标提升50%以上。
④ 精细结构成型典型产品。某卫星结构件产品,具有极为复杂的内流道结构。通过对能量和物质交互作用的精准控制,实现内流道的成形精度和内表面粗糙度的控制,使该类型具备增材制造技术可行性。
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